[发明专利]一种基于分布式无线传感器网络的智能视频监控系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信和无线传感器网络技术领域，特别涉及一种基于分布式无线传感器网络的智能视频监控系统及方法。

背景技术

视频监控系统是公共区域或家居环境安全防护系统的重要组成部分，视频监控以其直观、快捷和方便等面向服务的特点而被广泛采纳。近年来，计算机技术、通信技术和互联网技术的飞速发展，直接带动了视频监控系统的快速发展，主要体现在：视频监控系统数字化、网络化和智能化，而多种传输支持网络的融合，也是视频监控系统发展的趋势。

无线传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络一般具有如下特点：

1.大规模：为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内；另一方面，传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器节点。

2.自组织：在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方，传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。

3.动态性：传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：环境因素或电能耗尽造成的传感器节点故障或失效；环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；新节点的加入等。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。

4.可靠性：无线传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，节点可能工作在露天环境中，遭受日晒、风吹、雨淋，甚至遭到人或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾”每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络 的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

5.通信速率低：由于无线传感器网络节点的尺寸小、结构简单、能源受限等特点，导致节点间通信速率较低。例如：Zigbee工作在2.4GHz频段的理论通信速率为250kb/s，915MHz频段的理论通信速率为40kb/s，868MHz频段的理论通信速率仅为20kb/s，仅能满足低速率数据传输。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。但是，由于上述无线传感器网络中通信速率低的特点，视频信号和视频数据的采集和传输对于无线传感器网络具有较大困难。

传统的网络视频监控系统主要包括网络视频服务器、数据库服务器和通过网络与该服务器相连的摄像头等。传统网络视频监控系统通常设备的尺寸较大、网络拓扑结构复杂、成本较高以及在某些恶劣或特殊的应用环境难于部署。同时，传统的网络视频监控系统主要提供视频或图像的采集和传输功能，无法提供图像分析和智能预警等功能，而这对于视频监控系统的大规模部署和应用是至关重要的。另外，由于无线传感器网络的传输速率低，而图像或视频的信息量相对较大，因此利用无线传感器网络传输视频或图像信号，技术难度较高，这直接导致了两者无法有效融合。

发明内容